Andres Krumme: plastimurest vabaks puidust toodetava bioplasti abil

Eesti teaduse populariseerija 2021, Tallinna Tehnikaülikooli materjalitehnoloogia kaasprofessor Andres Krumme on enam kui kümme aastat kinnitanud, et plastimure peab lahendama ja see on ka võimalik. Aastatepikkune uurimistöö on nüüd vilja kandmas, kuna juba sel sügisel hakkab tehnikaülikooli laboris tööle pilootliin, mis toodab Eesti puidust bioplasti.

Välja on arendatud uudne ja tõhus töötlemismeetod, mida saab pilootliinil rakendada. Liin annab võimaluse viia läbi protsessi viimast peenhäälestust ja sisendite täpsustust enne tööstuslikus skaalas rakendamist. Eesti teadlaste leiutatud protsess lubab seda teha loetud minutitega. Kõige tipuks on bioplasti tooteahel kujundatud nii, et tulevikus oleks võimalik bioplasti korduvalt ümber töödelda.

Jäätmekogused kui mureallikad

Plastide laialdasem kasutamine algas eelmise sajandi keskel, mil maailmas toodeti ca 2 miljonit tonni plasti aastas. 2017. aastal oli see number juba 348 miljonit tonni. Kuna plastide tootmismahu kasv on kõikjal olnud pidev ja kiirenev, plasti taaskasutamine aga samas kesine, on enam kui kolm neljandikku tänaseks toodetud plastist praeguseks jäätmetena keskkonnas või prügilates.

Kui plasti tootmise trend jätkub sarnases tempos ja jäätmeprobleemile ei leita lahendust, on 2050. aastaks maailma prügilates ja biosfääris enam kui 12 miljardit tonni plasti. „Kuid plastimure ei peitu ainult lagunemises ega ümbertöötlemise keerukuses. Tänapäeva maailmas on selle peamine miinus tõsiasi, et plasti toodetakse mittetaastuvatest ja kliimat kahjustavatest fossiilsetest ressurssidest. Kuna nafta on taastumatu maavara, millest toodetud materjalid muutuvad aina kallimaks, ootab meid ees suur majanduslik, aga eelkõige keskkonnaalane väljakutse,“ räägib Andres Krumme. „Puit seevastu on taastuv ressurss ja puidutselluloos looduses üks enamlevinud materjale, mida jagub nii tänases kui ka pikemas vaates.”

Professori sõnul leidub tselluloosi looduses peaaegu et piiramatus koguses, sest see on taimsete rakkude ehitusplokk. „Erinevatel hinnangutel toodab loodus meie tarbeks tselluloosi ligikaudu 100 miljardit tonni aastas. Seni on see potentsiaal vähemalt Eestis kasutamata, kuid loodetavasti muutub olukord juba lähiajal,” kirjeldab Krumme.

Tselluloosipõhine bioplast on lahendus

Põhjamaade tehased toodavad täna tselluloosist eelkõige paberit, pakkekartonge ja kangaid. Eesti teadlaste hinnangul on biopõhine plastmaterjal aga midagi, mida kaasaja tarbija eriti vajab. Sellest tulenevalt ongi teadlaste ambitsiooniks tselluloosist kergelt ümbertöödeldava bioplasti valmistamine. Sellega TalTechi katselaboris nüüd pilootskaalas tegelema hakataksegi.

Reeglina nõuab tselluloosi ümbertöötlemine plastiks mitmeid tunde, kuid tänu keemiliste ja füüsikaliste mõjutuste oskuslikule kombineerimisele, on Eesti teadlastel õnnestunud protsessi oluliselt kiirendada. „Praegu suudame tselluloosist biopõhist plasti toota loetud minutitega. Seda tehakse ioonses vedelikus lahustunud tselluloosi mehaanilise töötlemise ja keemilise modifitseerimisega biopõhiste reagentidega. Et kogu protsess oleks maksimaalselt ressursitõhus, taaskasutame mainitud ioonset vedelikku ja kui laboris läheb protsess ilusti käima, ongi järgmiseks sammuks tehnoloogia üleviimine tööstusskaalasse,” jutustab Krumme.

Professori sõnul peaks laboratoorne piloottootmine tõestama Eesti metsandus- ja ka kõigile teiste valdkondade ettevõtetele, et kohaliku puidu keemiline väärindamine on teostatav ja vajalik projekt.

„Sisuliselt on kümme aastat põlve otsas katsetatud erinevate protsessidega, kuid nüüd saame tänu Eesti Teadusagentuuri ResTa programmi abile ja Tallinna Tehnikaülikooli ettevõtlustoele näidata, et tegu on päriselt töötava tehnoloogiaga. Loodan, et selle töö tulemusel tekivad Eestis oma tselluloosi ja bioplasti tootmisvõimsused ning lisandub oluliselt enam puidukeemia tööstuslikke rakendusi. Nii saame toota 100% biopõhist kodumaist materjali, mis asendaks naftapõhiseid plaste,“ räägib professor. „Sellele lisaks tuleb välja töötada ka biopõhiste plastide ringlussevõtu süsteem. Korraga saavutame nii keskkonnaalased, teaduslikud kui ka sotsiaalmajanduslikud eesmärgid: Eesti majandus loob lisandväärtust, õpime paremini väärindama oma puitu ja tootma sellest väärtuslikumaid biopõhiseid materjale, mis ei riku meie keskkonda ja ei kuhju prügilatesse.”

Katselabori projekt vs reaalne tööstus

Puidust väärtuslikemate toodete loomine on aastaid olnud ka Eesti roheliste eestkõnelejate põhisõnumiks. Seda, kas Eesti ühiskond on nüüd valmis arutama oma puidu keemilist väärindamist, näitab Viru Keemia Grupi (VKG) biotoodete tehase planeerimine Lüganuse valda. Ettevõtte meeskond on Andres Krumme projektile tööstuspartneriks, lootes saada sellest kasulikku teavet tootmisprotsessi planeerimiseks, mis on kavas käivitada aastaks 2027.

VKG biotoodete tehase arendusjuht Lauri Raid kinnitab, et Eesti peaks kiirustama biopõhise materjalitööstuse arendamisega, sest põhjamaised naabrid on seda teinud juba aastaid. „Et arenenud maailma rohepöörde võimalustest mitte kõrvale jääda, peame kuskilt liikuma hakkama. Mets on meie põhiline taastuv ressurss ja Tallinna Tehnikaülikooli töö näitab, et suudame ka päriselt seda paremini väärindada. Professor Krumme bioplastide arendustöö laiendab VKG planeeritud biotoodete kasutusvalikut. Arenduses rakendatakse tselluloosi modifitseerimiseks väikse keskkonnamõjuga ja hästi ringlusse võetavad lahusteid (ioonseid vedelikke). See uudne keskkonnasõbralik töötlusmeetod on bioplastide arendamisel väga tähtis. Sarnast meetodit saab rakendada erinevate biokeemia toodete tootmise arendamisel, nagu näiteks tekstiilitööstuse tooraine puhul.”

Raidi sõnul tuleb tselluloosi kasutamist polümeermaterjalina oluliselt laiendada ja uudsed lahustid võimaldavad jätkusuutlikult asendada naftakeemia põhiseid pakkematerjale. „Arvame, et puidu keemilist väärindamist VKG biotoodete tehases on Eestile väga vaja. See esimene samm aitab meil liikuda lähemale Soome ja Rootsi puidu väärindamise eduloole. Eesti on puidukeemia toodete kontekstis hetkel n-ö rongist maha jäänud ja ajapikku võib see mahajäämus kasvada, kui me ise selles suunas julgeid samme ei astu.”

Professor Krumme usub, et puit on lahenduseks fossiilsetel maavaradel põhineva plasti ja muude materjalide asendamisel. „Eesti teadusel on siin veel palju saavutada,” kinnitab ta.

FAKTID:

Läbi ajaloo on inimkond hinnanguliselt tootnud 8,3 miljardit tonni plaste, millest on tekkinud 6,3 miljardit tonni jäätmeid. Liiga suure plasti tootmismahu, aga ka puuduliku ringlussevõtu tõttu jõuab maailmamerre aastas miljoneid tonne plastijäätmeid. Võrdluseks võib ette kujutada, et miljon tonni plastjäätmeid moodustab ligikaudu 132 000 prügiauto koormat. (Wikipedia)